УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ ВЫСОКОЙ БАШНИ Российский патент 1998 года по МПК E04H12/00 

Изобретение относится к строительству высоких башен, мачт и высоких сооружений и предназначено для повышения жесткости и уменьшения колебания высоких сооружения от воздействия ветра.

Известна вертикальная конструкция, включающая ствол, раскрепленный оттяжками, расположенными под углом 120^o одна к другой и прикрепленными к грунтам анкерами, причем ствол снабжен установленной в его верхней части консолью с подкосами и парой дополнительных оттяжек, основные оттяжки прикреплены к концу консоли, а дополнительные к стволу в месте установки консоли и к грунтовым анкерам основных оттяжек, расположенным в плоскости, перпендикулярной основной [1]
Известна опора электропередачи, установленная на пучинистых грунтах, включающая стойку и оттяжки, расположенные вдоль линии, причем расстояние между основанием стойки и местом крепления оттяжек определяется в зависимости от величины пучения грунта [2]
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является антивибрационная оттяжка, преимущественно для металлических башен, труб, содержащая противовес, соединенный тросом со стволом и установленный на наклонной площадке, закрепленной на анкерном фундаменте, противовес выполнен составным по крайней мере из двух установленных одна на другой частей, причем канат прикреплен к верхней части, а нижняя часть снабжена упорами [3]
Недостатком известных устройств является невозможность автоматического регулирования ветровых нагрузок на башни и высотные сооружения, т.е. натяжения оттяжки при воздействии ветра не регулируются. Они натягиваются лишь один раз при монтаже опор и башен и их натяжение остаются постоянным, поэтому деформативность башни и ее колебания при ветре не управляются и не гасятся.

Изобретение позволяет преобразовывать частично зло (влияние ветра) в добро, т. е. использовать силу ветра для управления высокими сооружениями, уменьшая их деформативность и колебания. Изобретение позволяет в зависимости от ветрового усилия менять автоматически нагрузки на башни и высотные сооружения.

Целью изобретения является автоматическое регулирование нагрузок, возникающих от воздействия ветра на сооружения, повышение его жесткости за счет снижения перемещений от ветра и уменьшение вибрации (колебаний) от порывов ветра.

Цель достигается тем, что устройство автоматического управления деформированием высокой башни (мачты), включающее башню, ствол, которой соединен тросами оттяжками с грузами противовесами, расположенными на наклонных площадках, закрепленных на анкерных фундаментах, у которого башня снабжена устройство автоматического управления ее деформированием от ветрового воздействия, выполненным в виде системы парусов полотнищ на подвижных опорах, расположенных на горизонтальной площадке в верхней части башни, в наземной части имеются неравноплечие рычаги, концы которых соединены с грузами противовесами, установленными на наклонной площадке, причем паруса - полотнища на подвижных опорах соединены управляющими тросами с концами неравноплечих рычагов, на противоположном конце которых имеются грузы - противовесы, соединенные с тросами оттяжками, другие концы которых прикреплены к стволу башни под наклонной площадкой, причем наклонная площадка одним концом закреплена неподвижно, а другим концом на амортизирующем устройстве.

Предлагаемое устройство автоматического управления высотной башней позволяет использовать энергию ветра для автоматического управления деформированием и колебаниями башни, используя вредную энергию ветра на добро.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство состоит из высотной башни 1, в верхней части которой установлено устройство автоматического управления с усилением гасящих воздействий за счет энергии ветра, выполненное в виде аккумулирующего энергию ветра устройства из систем парусов полотнищ 2 (например, четырех), диаметрально расположенных и установленных на подвижных опорах 3, выполненных в виде шаровых опор с ограничителями перемещений (упорами), установленными на горизонтальной площадке 4 в верхней части башни 1. Нижние концы парусов - полотнищ 2 соединены управляющими тросами 5 с неравномплечим рычагом 6, установленным на подвижной опоре 7. На конце разноплечего рычага 6 находится груз противовес 8, который двигается по наклонной площадке 9, закрепленной одним концом на неподвижной опоре 10, другим концом на амортизирующем устройстве 11. Груз противовес 8 тросом оттяжкой 12 соединен с противоположной стороной башни 1 под ее горизонтальной площадкой 4. Крепление производится каждого паруса полотнища 2 с разноплечими рычагами 6 и соответствующей стороной башни 1. В верхней части паруса полотнища соединены между собой.

Аккумулирующая энергию ветра система парусов выполнена из отдельных парусов полотнищ 2, концы которых соединены между собой и образуют пространственную выпукло-вогнутую форму.

Выполнение рычага 6 неравноплечим позволяет увеличить силу, пропорциональную плечам его.

Устройство работает следующим образом.

При воздействии ветра любого направления происходит автоматическое управление натяжением тросов 5 и 12 за счет энергии ветра, действующего на устройство парусов полотнищ 2, которое получает горизонтальное смещение относительно башни 1 на горизонтальной площадке 4 и натягивает управляющий трос 5 (при этом другие диаметрально расположенные тросы 5 ослабевают и в работе не участвуют). Управляющий трос 5 увлекает за собой конец разноплечего рычага 6, который поворачивается относительно подвижной опоры 7 и перемещается вместе с закрепленным на его конце грузом 8 в нижнее положение (показано пунктиром) и оттягивает трос 12. При отсутствии ветра тросы 12 натянуты грузами 8. Натяжение троса 12 вызывает автоматическое смещение башни 1 в сторону, противоположную направлению ветра, и стремится вернуть башню в первоначальное вертикальное положение, препятствуя колебаниям башни.

Величина смещения башни 1 против ветра определяется по расчету, исходя из размеров парусов полотнищ 2 (т.е. величины внешнего воздействия), соотношения плеч неравноплечего рычага, расположения вант и высоты их закрепления на башне. Сначала определяют смещения башни при отсутствии тросов 5 от ветрового воздействия в зависимости от формы башни и ее сопротивления ветру (в СНиПах имеются для этого данные), а затем уже подбирают размеры парусов полотнищ 2, плеч разноплечего рычага 6, расположение и крепление управляющих и оттягивающих тросов для создания желаемого противодействия.

На кафедре "Строительная механика" КИСИ создан макет автоматически управляемой установки. Испытания макета дали положительные результаты.

Использование устройств автоматического управления деформированием высокой башни позволяет удерживать башню в вертикальном положении автоматически с усилением гасящих колебания воздействий, используя вредную энергию ветра.

Устройство автоматического управления деформированием высокой башни относится к строительной технике и предназначено для повышения жесткости и уменьшения колебания высоких сооружений от воздействия ветра. Устройство состоит из деформированной высокой башни, ствол которой соединен тросами-оттяжками с грузами-противовесами, расположенным на наклонных площадках, закрепленных на анкерных фундаментах. Башня снабжена устройством автоматического управления ее деформированным состоянием от ветрового воздействия, выполнена в виде системы парусов-полотнищ на подвижных опорах, расположенных на горизонтальной площадке в верхней части башни, в наземной части имеются неравноплечие рычаги, концы которых соединены с грузами-противовесами, установленными на наклонной площадке. Паруса-полотнища на подвижных опорах соединены управляющими тросами с концами неравноплечих рычагов, на противоположном конце которых имеются грузы-противовесы, соединенные с тросами-оттяжками, другие концы которых прикреплены к стволу башни под наклонной площадкой. Наклонная площадка одним концом закреплена неподвижно, а другим концом - на амортизирующем устройстве. 1 ил.

Устройство автоматического управления деформированием высокой башни от ветрового воздействия, включающее ствол, соединенный тросами-оттяжками с грузами-противовесами, расположенными на наклонных площадках, закрепленных на анкерных фундаментах, отличающееся тем, что башня снабжена системой парусов полотнищ на опорах, расположенных на горизонтальной площадке в верхней части башни, в наземной части имеются неравноплечие рычаги, концы которых соединены с грузами-противовесами, причем паруса-полотнища на подвижных опорах соединены управляющими тросами с концами неравноплечих рычагов, на противоположном конце которых имеются грузы-противовесы, соединенные с тросами-оттяжками, другие концы которых прикреплены к стволу башни под наклонной площадкой, причем наклонная площадка одним концом закреплена неподвижно, а другим концом на амортизирующем устройстве.